CN101253313B - 废气净化系统的脱硫控制方法及废气净化系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种废气净化系统的脱硫控制方法及废气净化系统，在具备担载有用来净化废气中的NOx的NOx净化催化剂的NOx净化催化剂装置(11)的废气净化系统(1)中，在脱硫控制时，为了在过渡运转时也高精度地投入使NOx净化催化剂装置(11)达到脱硫用目标温度、维持为脱硫用目标温度以上的状态而需要并且足够的升温用燃料量，在脱硫控制中，使用由为了使NOx净化催化剂装置(11)升温而需要的第1热量(Q1)和为了使废气升温而需要的第2热量(Q2)算出的热量来设定为了使以NOx净化催化剂装置(11)的催化剂温度为指标的第1检测温度(Tc1)升温到脱硫用目标温度(Tsp)而需要的升温用燃料量(Wf)。

Description

废气净化系统的脱硫控制方法及废气净化系统
技术领域
本发明涉及废气净化系统的脱硫控制方法及废气净化系统，废气净化系统具备NOx净化催化剂装置，其中NOx净化催化剂装置担载有净化内燃机的废气中的NOx(氮氧化物)的NOx净化催化剂。
背景技术
对用来从柴油发动机或一部分汽油发动机等的内燃机或各种燃烧装置的废气中将NOx还原除去的NOx催化剂进行了各种研究和提案。其中之一，作为柴油发动机用的NOx净化催化剂，有NOx吸附还原型催化剂。通过该催化剂能够有效地对废气中的NOx进行净化。
该NOx吸附还原型催化剂在空燃比为稀状态时，将NO(一氧化氮)氧化成NO2(二氧化氮)后，将NO2吸附在钡(Ba)等的具有吸附NOx的性质的金属中。但是，由于NOx的吸附能力会饱和，所以在该饱和前进行使空燃比成为浓状态的NOx再生控制，从吸附材料中放出NO2，将该放出的NO2以HC(碳化氢)、CO(二氧化碳)为还原剂还原为N2(氮)。通过交替地利用这些催化剂反应机构，将废气中的NOx净化。
但是，在该NOx吸附还原型催化剂中，存在因硫磺中毒而引起的性能劣化的问题。即，通过在燃料中含有的硫磺(硫)燃烧而变为SO2(二氧化硫)，该SO2与NO2同样被吸附在吸附材料中，生成Ba2SO4(硫酸钡)等的硫酸盐。因此，吸附材料的NOx的吸附能力减少，使NOx净化效率恶化。
因此，为了维持初始的NOx净化功能，除了通过NOx再生控制恢复NOx吸附能力以外，还需要使吸着及吸附在催化剂内的硫磺成分脱离及放出。在该硫磺的脱离及放出、即脱硫中，需要一定以上的温度和还原废气组成气体环境。因此，需要在适当时候进行制作高温且浓的气体环境的脱硫控制(硫清除控制)、制作硫酸盐容易分解的环境。在该脱硫控制中，因催化剂的不同而存在差异，但硫酸盐如果不达到大致600℃～700℃的高温的浓条件就不分解并释放出SO2。
因此，例如，如日本的特表2003-500594号公报、日本的特开2003-336518号公报、日本的特开2004-92445号公报、日本的特开2000-54900号公报等记载的那样，在发动机侧通过吸气节流等减少废气的流量，从而减少热容，并且通过多喷射或后喷射等的缸内燃料喷射控制将废气升温，或者在配设在NOx吸附还原型催化剂的上游侧的氧化催化剂上使通过后喷射或向排气管的直接燃料喷射而被供给到废气中的未燃燃料氧化将废气升温等，制作高温而浓的条件。
在该脱硫控制中，需要将NOx吸附还原型催化剂维持为长时间高温。此外，由于通过脱硫控制维持的温度也接近于使NOx吸附还原型催化剂热劣化的边界的温度，所以需要尽量抑制温度变动。
但是，在以往技术中进行那样的、参照根据发动机转速与发动机负荷预先设定的映射数据算出仅在废气的升温中使用的升温用燃料量、通过该升温用燃料量进行后喷射及排气管内直接喷射的映射控制的情况下，有如下的追随性的问题。
即，在该映射控制中，脱硫控制通常在600℃～700℃的高温下在空气过剩率为约0.9的浓状态下进行几十分钟。因此，在该脱硫控制的期间难以将搭载发动机的车辆的运转状态保持为一定，进入到发动机的运转条件频繁地变化的过渡运转状态的情况较多。在该过渡运转状态中，难以将从映射数据得到的升温用燃料量与发动机的运转条件的变化对应地来修正，不能追随于发动机的运转条件的变化。
因此，算出的升温用燃料量成为从实际需要的升温用燃料量脱离的值，将NOx吸附还原型催化剂的温度维持在可脱硫的温度区域中变得困难，产生NOx吸附还原型催化剂的温度不上升而脱硫不进展的问题，或与之相反，温度上升过多而NOx吸附还原型催化剂热劣化的问题。
图5的实线B表示该状况。图5的实线B表示以过渡运转的冷启动模式通过以往技术的映射控制进行脱硫控制(硫清除控制)的情况下的NOx吸附还原型催化剂的催化剂温度的变化。在该映射控制中虽然升温较快，但对应于过喷射的量而变为比硫清除可能温度区域还高温，会进入到热劣化危险温度区域中。此外，一旦升温后，催化剂温度的上下波动剧烈，容易脱离硫清除可能温度区域而进入到热劣化危险温度区域中。
专利文献1：日本特表2003-500594号公报
专利文献2：日本特开2003-336518号公报
专利文献3：日本特开2004-92445号公报
专利文献4：日本特开2000-54900号公报
发明内容
本发明是为了解决上述的问题而做出的，其目的是提供一种在为了净化废气中的NOx而具备担载有NOx净化催化剂的NOx净化催化剂装置的废气净化系统中、在脱硫控制时、将用于使NOx净化催化剂的温度上升到脱硫用目标温度所需要的升温用燃料量不是根据已设的映射数据计算、而是通过使用根据用于将NOx净化催化剂装置升温而需要的第1热量和用于将废气升温而需要的第2热量计算出的热量来设定、在过渡运转时也能够高精度地投入为了达到脱硫用目标温度以及为了维持脱硫用目标温度以上的状态而需要且足够的升温用燃料量的废气净化系统的脱硫控制方法及废气净化系统。
在用来达到以上那样的目的的废气净化系统的脱硫控制方法中，所述废气净化系统具备担载有NOx净化催化剂的NOx净化催化剂装置，并进行用来恢复上述NOx净化催化剂的因硫中毒而引起的劣化的脱硫控制，所述NOx净化催化剂用来净化发动机的废气中的NOx，所述废气净化系统的脱硫控制方法的特征在于，在上述脱硫控制中，使用根据第1热量和第2热量计算出的热量，来设定为了使第1检测温度升温到脱硫用目标温度而需要的升温用燃料量，所述第1热量是为了使上述NOx净化催化剂装置升温而需要的热量，所述第2热量是为了使废气升温而需要的热量，所述第1检测温度以上述NOx净化催化剂装置的催化剂温度为指标。
即，在具备担载有NOx净化催化剂的NOx净化催化剂装置的废气净化系统中，在脱硫控制时的发动机的控制中，不根据预先设定的映射数据计算、而根据NOx净化催化剂和废气的升温所需要的热量计算用于使NOx净化催化剂装置的催化剂温度达到脱硫用的目标温度、或用于维持为脱硫用的目标温度而需要的后喷射等的升温用燃料量。
作为该NOx净化催化剂，有在废气的空燃比为稀状态的情况下吸附NOx、并且在浓状态的情况下释放吸附的NOx并还原的NOx吸附还原型催化剂等。但是，这里更广义地指在催化剂温度变得比通常的发动机的运转状态高温时释放硫磺成分而恢复催化剂的硫中毒的NOx净化催化剂。
该升温用燃料量是在脱硫控制时、在后喷射等的缸内燃料喷射控制或排气管内直接燃料喷射控制中、用于进行NOx净化催化剂的脱硫、用于将废气或NOx净化催化剂升温而需要的燃料量，是与用来产生发动机的转矩输出的燃料的量不同的另外添加的升温用燃料的量。该升温用燃料在缸内或排气通路(排气歧管、排气管)内燃烧而有助于废气的升温，或作为未燃燃料供给到废气中，被配设在NOx净化催化剂的上游侧的氧化催化剂装置等氧化而有助于废气的升温。通过这些废气的升温，将NOx净化催化剂升温及维持为脱硫用目标温度以上。
所谓的第1检测温度，在能够直接检测到NOx净化催化剂装置的催化剂温度的情况下是其检测温度。但是，通常由于难以直接测量催化剂温度，所以根据流入到NOx净化催化剂装置中的废气的检测温度来推测、或根据从NOx净化催化剂装置流出的废气的检测温度来推测、或根据NOx净化催化剂装置的前后的废气的检测温度来推测。因此，这里将这些推测而得到的NOx净化催化剂装置的催化剂温度称作第1检测温度。
所谓的脱硫用目标温度是在脱硫控制中、在NOx净化催化剂的第1检测温度变为该温度以上时能够高效率地进行脱硫(硫清除)的温度，通常设定为600℃～700℃的范围的规定的温度。
根据该结构，即使在过渡运转时，不修正燃料量，所述燃料量是计算修正量并根据映射数据计算的燃料量，而能够高精度地投入用于使催化剂温度向脱硫用目标温度上升、或维持为脱硫用目标温度以上而需要且足够的升温用燃料量。
在上述废气净化系统的脱硫控制方法中，将上述NOx净化催化剂装置的热容乘以上述脱硫用目标温度与上述第1检测温度的差来算出上述第1热量；将废气的热容乘以上述脱硫用目标温度与流入到上述NOx净化催化剂装置中的废气的检测温度的差来算出上述第2热量；通过上述第1热量、上述第2热量、和从废气净化系统散热的第3热量的和算出升温用热量；将该升温用热量除以燃料的低发热量算出上述升温用燃料量。
即，设将NOx净化催化剂装置的第1检测温度从当前时刻的温度升温到脱硫用目标温度而需要的热量为第1热量。此外，设将废气从废气的当前时刻的检测温度升温到脱硫用目标温度而需要的热量为第2热量。将该第1热量、第2热量、和在废气净化系统中通过散热而损失的热量的和的热量为需要产生的升温用热量。并且，设该升温用热量作为升温用燃料量产生的热量，通过将升温用热量除以燃料的低发热量(真发热量)，成为需要的升温用燃料量。
另外，关于NOx净化催化剂的伴随着NOx还原反应的热的出入，如果与NOx净化催化剂和废气的升温需要的热量相比较则是较少的热量，所以可以省略。此外，可以将伴随着该NOx还原反应的热的出入包括在通过小型试验求出的催化剂装置及配管的散热量中来处理。
此外，在上述废气净化系统的脱硫控制方法中，对根据吸入空气量及燃料喷射量计算的废气流量的和乘以废气的比热来计算上述废气的热容。即，使废气的流量为吸入空气量与燃料喷射量的和。对该和乘以废气的比热而成为废气的热容。但是，废气的比热根据吸入空气量与燃料喷射量的比例及温度而有一些变化。因此，根据所求的计算精度，将吸入空气量与燃料喷射量的比例及温度也考虑在其中，算出并设定废气的比热。
进而，在上述废气净化系统的脱硫控制方法中，在配设有上述NOx净化催化剂装置的上游侧的氧化催化剂装置的情况下，在上述升温用燃料量的计算时，在上述升温用热量中添加了将上述氧化催化剂装置的热容乘以上述脱硫用目标温度与以上述氧化催化剂装置的催化剂温度为指标的第2检测温度的差而算出的第4热量。
所谓的该第2检测温度，在能够直接检测氧化催化剂装置的催化剂温度的情况下是该检测温度。但是，通常由于难以直接测量催化剂温度，所以根据流入到氧化催化剂装置中的废气的检测温度来推测、或根据从氧化催化剂装置流出的废气的检测温度来推测、或根据氧化催化剂装置的前后的废气的检测温度来推测。因此，这里将这些推测而得到的氧化催化剂装置的催化剂温度称作第2检测温度。
通过该结构，能够算出包括氧化催化剂装置的升温所需要的热量的升温用热量和升温用燃料量。另外，在通过设置氧化催化剂装置而散热量变化的情况下，该变化量被添加在表示废气净化系统的散热的第3热量中。
并且，为了达到上述目的的废气净化系统，具备控制装置，所述控制装置是具备担载有用来净化发动机的废气中的NOx的NOx净化催化剂的NOx净化催化剂装置，并进行用来恢复上述NOx净化催化剂的因硫中毒引起的劣化的脱硫控制，其特征在于，上述控制装置，在上述脱硫控制中，使用根据用于使上述NOx净化催化剂装置升温而需要的第1热量和用于使废气升温而需要的第2热量算出的热量，来设定用于使以上述NOx净化催化剂装置的催化剂温度为指标的第1检测温度升温到脱硫用目标温度而需要的升温用燃料量。
此外，在上述废气净化系统中，上述控制装置构成为，将上述NOx净化催化剂装置的热容乘以上述脱硫用目标温度与上述第1检测温度的差来算出上述第1热量；将废气的热容乘以上述脱硫用目标温度与流入到上述NOx净化催化剂装置中的废气的检测温度的差来算出上述第2热量；通过上述第1热量、上述第2热量、和从废气净化系统散热的第3热量的和，算出升温用热量；将该升温用热量除以燃料的低发热量来算出上述升温用燃料量。
此外，在上述废气净化系统中，上述控制装置构成为，将根据吸入空气量及燃料喷射量算出的废气流量的和乘以废气的比热来算出上述废气的热容。
此外，在上述废气净化系统中，在配设有上述NOx净化催化剂装置的情况下，上述控制装置构成为，在算出上述升温用燃料量时，在上述升温用热量中添加第4热量，所述第4热量是将上述氧化催化剂装置的热容乘以上述脱硫用目标温度与以上述氧化催化剂装置的催化剂温度为指标的第2检测温度的差而算出的。
根据上述结构的废气净化系统，能够实施上述废气净化系统的脱硫控制方法，能够得到与该脱硫控制方法同样的作用效果。
并且，根据有关本发明的废气净化方法的脱硫控制方法及废气净化系统，在具备担载有用来进行净化废气中的NOx的NOx净化催化剂的NOx净化催化剂装置的废气净化系统中，在脱硫控制时，为了在过渡运转时也达到脱硫用目标温度、并维持为脱硫用目标温度以上的状态而需要并且足够的升温用燃料量，在脱硫控制中，不根据已设的映射数据计算，而使用根据用于使NOx净化催化剂装置升温而需要的第1热量和用于使废气升温而需要的第2热量算出的热量，设定用于使NOx净化催化剂温度上升到脱硫用目标温度而需要的升温用燃料量。
附图说明
图1是表示有关本发明的第1实施方式的废气净化系统的结构的图。
图2是表示有关本发明的第1实施方式的脱硫控制流程的一例的图。
图3是表示有关本发明的第2实施方式的废气净化系统的结构的图。
图4是表示有关本发明的第2实施方式的脱硫控制的流程的一例的图。
图5是进行有关本发明的第2实施方式的脱硫控制的情况和以往技术的脱硫控制的情况的催化剂温度变化的图。
具体实施方式
以下，对于有关本发明的实施方式的废气的净化方法的脱硫控制方法及废气净化系统，对作为NOx净化催化剂而使用NOx吸附还原型催化剂的情况，参照附图进行说明。另外，这里所谓的废气的浓状态，是指并不一定需要在缸内浓燃烧，而是流入到NOx吸附还原型催化剂中的供给到废气中的空气量与燃料量(也包括在缸内燃烧的部分)的比接近于理论空燃比的状态或者燃料量比理论空燃比多的浓状态。
图1中表示本发明的实施方式的废气净化系统1的结构。在该废气净化系统1中，在发动机(内燃机)E的排气通路4中配置有废气净化装置10，该废气净化装置10具有担载NOx吸附还原型催化剂的NOx净化催化剂装置11。
该NOx净化催化剂装置11由单体催化剂形成。在该单体催化剂中，在氧化铝、氧化钛等的担载体上设置有催化剂涂层，在该催化剂涂层上担载有白金(Pt)、铅(Pd)等的催化剂金属和钡(Ba)等的NOx吸附材料(NOx吸附物质)。
在该NOx净化催化剂装置11中，在氧浓度较高的废气的状态(稀空燃比状态)时，通过NOx吸附材料吸附废气中的NOx，将废气中的NOx净化。此外，在氧浓度较低或为零的废气状态时，将吸附的NOx释放并且通过催化剂金属的催化剂作用将释放的Nox还原。由此，防止NOx向大气中的流出。
并且，在NOx净化催化剂装置11的上游侧和下游侧配置有λ传感器(空气过剩率传感器)13、14。该上游侧的λ传感器13是浓控制时的空燃比控制用，所以使用能够测量空气过剩率(氧浓度)的值的传感器。另一方面，在下游侧的λ传感器14中，使用在化学计量空燃比附近值急剧地变化的输出特性的二进制λ传感器。通过该λ传感器14的输出，确认催化剂内已变化为还原区域，并确认硫磺脱离正可靠地进行。
此外，为了测量NOx净化催化剂装置11的温度，将上游侧温度传感器15配置在NOx净化催化剂装置11的上游侧(前侧)。此外，将下游侧温度传感器16配置在下游侧(后侧)。将设置在该两处的温度传感器15、16的温度平均设为第1检测温度Tc1。该第1检测温度Tc1与NOx净化催化剂装置11的催化剂温度具有密切的关系，是作为该催化剂温度的替代的温度、即作为催化剂温度的指标的温度。
并且，设有进行发动机E的运转的全部的控制、并且还进行NOx净化催化剂装置11的NOx净化能力的恢复控制的控制装置(ECU：发动机控制器单元)20。来自λ传感器14、上游侧温度传感器15及下游侧温度传感器16等的检测值被输入到该控制装置20中。此外，从该控制装置20输出控制发动机E的EGR阀6、燃料喷射用的共轨电子控制燃料喷射装置的燃料喷射阀8及吸气节流阀9等的信号。
在该废气净化系统1中，空气A通过吸气通路2的空气质量流量传感器(MAF传感器)17和涡轮增压器3的压缩机3a。然后，空气A通过吸气节流阀9调节其量，通过吸气歧管2a进入到缸内。接着，在缸内产生的废气G从排气歧管4a排出到排气通路4中，从而驱动涡轮增压器3的涡轮3b。然后，废气G通过废气净化装置10而成为被净化的废气Gc。接着，该净化后的废气Gc通过消音器(未图示)而被排出到大气中。此外，废气G的一部分作为EGR气体Ge，通过EGR通路5的EGR冷却器7，在通过EGR阀6调节其量后，被再循环到吸气歧管2a中。
并且，废气净化系统1的控制装置被组装在发动机E的控制装置20中，并与发动机E的运转控制并行而进行废气净化系统1的控制。该废气净化系统1的控制装置进行包括NOx净化催化剂装置11的NOx再生控制及脱硫控制等的废气净化系统的控制。
在NOx再生控制中，根据发动机E的运转状态计算每单位时间的NOx的排出量ΔNOx，在将其累计计算后的NOx累积值∑NOx超过了规定的判断值Cn时判断为开始再生。或者，根据NOx净化催化剂装置11的上游侧与下游侧的NOx浓度计算NOx净化率，在该NOx净化率变得比规定的判定值低的情况下判断为开始NOx催化剂的再生。
并且，在NOx再生控制中，同时利用吸气系统浓控制和燃料系统浓控制，将废气的空燃比控制为化学计量空燃比(理论空燃比)或浓状态。在该吸气系统浓控制中，控制EGR阀6使EGR量增加，或控制吸气节流阀9来减少新的吸气量，使废气的空燃比降低。此外，在燃料系统浓控制中，除了吸气系统浓控制以外，还通过后喷射等的缸内燃料喷射控制，向废气中添加燃料而使空燃比降低。通过这些控制，使废气的状态成为规定的空燃比状态(也取决于催化剂，但在空气过剩率换算中大致为0.8～1.0)，并使其成为规定的温度范围(也取决于催化剂，但大致为200℃～600℃)。由此，恢复NOx吸附能力、即NOx净化能力，进行NOx催化剂的再生。另外，本发明是关于NOx净化催化剂装置11的脱硫控制的，在用来恢复NOx吸附能力的NOx再生控制中可以使用以往技术，所以关于NOx再生控制的更详细的说明省略。
另一方面，在脱硫控制中，在累计硫磺(硫)蓄积量等的方法中，根据硫是否已蓄积直到NOx吸附能力降低，来判断是否开始硫清除控制。即，如果硫积存量变为规定的判断值以上则开始脱硫。并且，在脱硫控制中，通过EGR控制或吸气节流控制等的吸气系统控制、和后喷射等的燃料系统控制，将NOx净化催化剂装置11的第1检测温度Tc1升温到能够进行硫磺分解的脱硫用目标温度Tsp，并且控制废气的空燃比。由此，高效率地进行脱硫。
该脱硫用目标温度Tsp通常设定为600℃～700℃之间的温度。此外，在脱硫用的空燃比浓控制中，通过空气过剩率换算将流入到NOx净化催化剂装置11中的废气的空燃比维持为规定的空气过剩率0.9左右。在该空燃比浓控制中，也有通过继续进行浓控制而将空气过剩率维持为规定的空气过剩率的控制的情况。此外，也有通过反复进行浓控制和稀控制而平均地将空气过剩率维持为规定的空气过剩率的情况。另外，该脱硫用的空燃比浓控制进行到NOx净化催化剂装置11的NOx吸附还原型催化剂的脱硫结束、恢复因硫中毒引起的性能劣化为止。该脱硫需要几十分钟左右。
并且，在该废气净化系统1中，通过组装在发动机E的控制装置20中的废气净化系统1的控制装置，按照图2中例示那样的脱硫控制流程，进行NOx净化催化剂装置11的脱硫控制。另外，该图2的脱硫控制流程表示在发动机E的运转时、在与发动机E的其他控制流程并行执行的废气净化系统的控制流程中、在判断为需要进行脱硫控制的情况下从该控制流程调用而执行。
在图2中表示本发明的脱硫控制中的脱硫控制流程。在该脱硫控制流程中表示用来进行NOx净化催化剂装置11的升温和温度维持的后喷射等的升温用燃料量的计算流程及计算逻辑。
如果该脱硫控制流程开始，则在步骤S11的参数的设定中，读入并设定催化剂的热容Hmc(I/deg)、与来自NOx净化催化剂装置11和配管等的废气净化系统1的散热相关的量Hml(J/deg)、脱硫用目标温度Tsp(℃)、轻油的低发热量Lhf(J/g)、比热Cp(J/g)、计算用单位时间ds(s)等。
在接着的步骤S12中，输入当前时刻(控制时)的第1检测温度Tc1(℃)、流入到NOx净化催化剂11中的废气的检测温度Tg1、吸入空气量Maf(g/s)、燃料喷射量Wt(g/s)、外界气体温度Tout。
在接着的步骤S13中，进行第1检测温度Tc1(℃)是否不到脱硫用目标温度Tsp(t)的判断。在该判断中，第1检测温度Tc1(℃)不到脱硫用目标温度Tsp(t)的情况下，进行步骤S20的稀模式升温控制，当为以上的情况下，进行步骤S30的空燃比浓控制。
在该步骤S20的稀模式升温控制中，如下所述地计算升温用燃料量。之后计算后喷射等的喷射量，在规定的第1时间(与第1检测温度的检测的间隔有关的时间)的期间中，进行后喷射等的升温控制。首先，在步骤S21的热容的计算中，通过Hmg＝(Maf+Wt)×Cp×ds算出废气的热容Hmg。
接着，在步骤S22的升温所需要的整体热量的计算中，通过Q1＝Hmh×(Tsp-Tc1)算出用于将NOx净化催化剂装置11升温所需要的第1热量Q1，通过Q2＝Hmg×(Tsp-Tg1)计算用于将废气升温所需要的第2热量Q2，通过Q3＝Hml×(Tsp-Tout)计算从废气净化系统散热的第3热量Q3，作为它们的和，通过Qt＝Q1+Q2+Q3计算升温用热量Qt。
在这些热量计算中，由于NOx净化催化剂装置11的热容Hmc不变化，所以固定地使用事前输入的值。另一方面，废气的热容Hmg根据由吸入空气量(新空气量)Maf和燃料喷射量Wt求出的废气流量Wg和比热Cp求出。接着，将脱硫用目标温度Tsp与第1检测温度Tc1的差乘以NOx净化催化剂装置11的热容Hmc算出第1热量Q1。此外，将脱硫用目标温度Tsp与流入到NOx净化催化剂装置中的废气的检测温度Tg1的差乘以废气的热容Hmg计算第2热量Q2。
此外，从废气净化系统1散热的第3热量Q3是利用由预先进行的小型试验等求出的散热量算出的与来自废气净化系统1的散热相关的量Hml算出的。将该Hml作为第1检测温度Tout基准，通过Q3＝Hml×(Tsp-Tout)算出。该散热量Q3由于除了传导传热和对流传热以外还有辐射传热，所以并不一定与(Tsp-Tout)成比例。但是，这里，假设近似地成比例来处理。因此，为了提高Q3的精度，也可以利用其他计算方法。并且，通过第1热量Q1、第2热量Q2、第3热量Q3的和计算升温用热量Qt。
在接着的步骤S23的升温用燃料量(重量)的计算中，通过Wf＝Qt/Lhf算出升温用燃料量Wf。在接着的步骤S24中，根据升温用燃料量Wf计算后喷射量Wp。该后喷射量Wp考虑第1检测温度Tc1及废气的检测温度Tg1、和在升温中花费的时间、空燃比(空气过剩率)等而设定。
然后，在接着的步骤S25中，在规定的第1时间的期间以该后喷射量Wp进行后喷射，进行废气及NOx净化催化剂装置11的升温，并回到步骤S12中。作为该步骤S25的催化剂升温方法，同时利用后喷射等的燃料系统控制、和吸气节流及EGR阀6等的吸气系统的控制等，此外，根据需要也可以同时利用其他方法。接着，重复步骤S12～步骤S20，如果第1检测温度Tc1(℃)成为脱硫用目标温度Tsp(℃)以上，则前进到步骤S30。
在该步骤S30的空燃比浓控制中，在该空燃比浓控制中，进行吸气节流、EGR控制及后喷射等，以使由λ传感器13检测到的空气过剩率成为规定的空气过剩率0.9左右。另外，也有继续进行浓控制的情况，但也有进行交替地重复短时间(例如4s)的浓控制和短时间(例如3s)的稀控制的控制的情况。通过该重复，在抑制H2S(硫化氢)的生成的同时进行脱硫。在规定的第2时间(有关检测脱硫的结束的间隔的时间)、或者在反复浓控制和稀控制的情况下进行规定的周期数来进行该空燃比浓控制，以前进到步骤S14。
在步骤S14中，判断脱硫是否已结束。在该判断中，参照通过事前试验预先记录在ECU内的、基于发动机转速和催化剂温度记录了硫磺脱离量SP1的映射数据，根据在步骤S30的浓空燃比控制中测量的发动机转速和催化剂温度(第1检测温度)Tc1算出硫磺脱离量SP1。将该硫磺脱离量SP1按照步骤S30的浓空燃比控制累计而算出硫磺释放量∑SP1。根据该硫磺释放量∑SP1是否超过了判断了脱硫开始时的有关硫磺蓄积量∑SP0的结束用判断量SPc，进行硫磺释放结束的确认。在该确认中，在硫磺释放量∑SP1超过了结束用判断SPc的情况下，脱硫结束。在不超过的情况下，继续浓空燃比控制，并回到步骤S30。
在步骤S14中脱硫结束的情况下，前进到步骤S15的脱硫控制的结束作业，结束脱硫控制作业并返回。如果返回，则回到废气净化系统的控制流程中，通过脱硫控制开始的判断，再次调用该图2的脱硫控制，反复执行直到发动机的停止。另外，在控制的中途，发动机键被关闭的情况下，虽然没有图示，但产生中断。在发生了该中断后的各个步骤中进行了需要的结束处理(未图示)后返回。通过该返回，废气净化系统的控制及发动机的控制结束，并且该脱硫控制流程也结束。
根据上述第1实施方式的废气净化系统1及废气净化系统的脱硫控制方法，在过渡运转模式下也能够通过依次计算而计算出最合适的升温用燃料量Wf，能够将以NOx净化催化剂装置11的NOx吸附还原型催化剂的催化剂温度为指标的第1检测温度Tc1稳定地保持为脱硫用目标温度Tsp以上。
接着，对第2实施方式进行说明。在该第2实施方式的废气净化系统1A中，如图3所示，废气净化装置10A具有上游侧的氧化催化剂装置12和下游侧的NOx净化催化剂装置11而形成。该氧化催化剂装置12是在多孔质的陶瓷的蜂窝构造体等的担载体上担载白金(Pt)等的氧化催化剂而形成的。
此外，在进行排气管内直接燃料喷射控制的情况下，在NOx净化催化剂装置11的上游侧的排气通路4中设有供给碳化氢(HC)F的HC供给阀18。该HC供给阀18是用来从燃料箱(未图示)将作为发动机的燃料的轻油等的碳化氢F直接喷射到排气通路4内、将该喷射的碳化氢用氧化催化剂装置12氧化、使废气G的空燃比成为稀状态、浓状态或化学计量状态(理论空燃比状态)的部件，是作为燃料系统浓控制的机构的部件。另外，在通过发动机E的缸内的燃料喷射中进行后喷射而进行同样的空燃比控制的情况下，能够省略该HC供给阀18的配设。另外，这些氧化催化剂装置12与HC供给阀18以外的废气净化系统的结构与第1实施方式的废气净化系统1相同。
此外，将脱硫控制流程表示在图4中，但第1实施方式的脱硫控制流程(图2)的步骤S11、S12、S22变为步骤S11A、S12A、S22A。在步骤S11A中，在参数的设定中添加了氧化催化剂装置12的热容Hmc2，在步骤S12A中，在参数的输入中添加了以氧化催化剂装置12的催化剂温度为指标的第2检测温度Tc2。该第2检测温度Tc2与氧化催化剂装置12的催化剂温度有密切的关系，是替代该催化剂温度的温度、即作为催化剂温度的指标的温度。这里，作为该第2检测温度，设为从氧化催化剂装置12流出的废气的检测温度Tc2。即，采用由温度传感器15检测到的废气的温度。另外，也可以原样采用该废气的温度，但在通过事前实验等预先知道与催化剂温度的差时，优选地将该差修正。
接着，在步骤S22A中，在算出升温用燃料量Qt时，在添加了第4热量Q4这一点上不同，该第4热量Q4是将氧化催化剂装置12的热容Hmc2乘以脱硫用目标温度Tsp与第2检测温度Tc2的差来算出的。第4热量Q4通过Q4＝Hmc2×(Tsp-Tc2)计算，升温用燃料量Qt通过Qt＝Q1+Q2+Q3+Q4计算。另外，在通过设置氧化催化剂装置12来使废气净化系统1A的散热量变化的情况下，该变化量被添加到表示废气净化系统1A的散热的第3散热量Q3中。
通过该图4的控制流程，在计算升温用燃料量Wf时，能够在升温用热量Qt中添加第4热量Q4，该第4热量Q4是将氧化催化剂装置12的热容Hmc2乘以脱硫用目标温度Tsp与以上述氧化催化剂装置12的催化剂温度为指标的第2检测温度Tc2的差(Tsp-Tc2)算出的。
根据该第2实施方式的废气净化系统1A及废气净化系统的脱硫控制方法，在将氧化催化剂装置12配置在NOx净化催化剂装置11的上游侧的情况下，在过渡运转模式中也能够通过依次计算算出最适当的升温用燃料量Wf，能够将以NOx净化催化剂装置11的NOx吸附还原型催化剂的催化剂温度为指标的第1检测温度Tc1稳定地保持为脱硫用目标温度Tsp以上。
[实施例]
在图3中，将以过渡运转的冷启动模式进行第2实施方式的脱硫控制的情况下的NOx净化催化剂装置11的催化剂温度的变化(实线A)与进行通常的映射控制的情况下的催化剂温度的变化(实线B)比较来表示。横轴表示时间的经过，纵轴表示发动机的转速Ne和催化剂温度(A，B)。
由该图3可知，通常映射控制中的(B)的温度上升和向硫清除可能温度区域的到达较快。但是，相应地变得比硫清除可能温度区域的温度高，进入到热劣化危险温度区域中，有使NOx吸附还原型催化剂显著地劣化的危险性。此外，一旦升温后，通常映射控制的(B)的温度的上下变动更剧烈、容易脱离硫清除可能温度区域。另一方面，本发明的控制的(A)虽然能够看到温度的一些变动，但比映射控制的(B)少，维持着硫清除可能温度区域内的温度。
工业实用性
具有上述良好的效果的本发明的废气净化系统的脱硫控制方法及废气净化系统在脱硫控制时，不根据已设的映射数据计算、而是使用由用于使NOx净化催化剂装置升温所需要的第1热量、和用于使废气升温而需要的第2热量算出的热量来设定用于使NOx净化催化剂的温度上升到脱硫用目标温度而需要的升温用燃料量，从而在过渡运转时也能够高精度地投入为了达到脱硫用目标温度、以及为了维持脱硫用目标温度以上的状态而需要且足够的升温用燃料量。因此，作为汽车搭载的内燃机的废气净化系统的脱硫控制方法及废气净化系统，能够很有效地利用。

Claims (8)

1.一种废气净化系统的脱硫控制方法，所述废气净化系统具备担载有NOx净化催化剂的NOx净化催化剂装置，并进行用来恢复上述NOx净化催化剂的因硫中毒而引起的劣化的脱硫控制，所述NOx净化催化剂用来净化发动机的废气中的NOx，所述废气净化系统的脱硫控制方法的特征在于，
在上述脱硫控制中，使用根据第1热量和第2热量算出的热量，来设定为了使第1检测温度升温到脱硫用目标温度而需要的升温用燃料量，所述第1热量是为了使上述NOx净化催化剂装置升温而需要的热量，所述第2热量是为了使废气升温而需要的热量，所述第1检测温度以上述NOx净化催化剂装置的催化剂温度为指标。
2.如权利要求1所述的废气净化系统的脱硫控制方法，其特征在于，
将上述NOx净化催化剂装置的热容乘以上述脱硫用目标温度与上述第1检测温度的差来算出上述第1热量；
将废气的热容乘以上述脱硫用目标温度与流入到上述NOx净化催化剂装置中的废气的检测温度的差来算出上述第2热量；
通过上述第1热量、上述第2热量和从废气净化系统散热的第3热量的和来算出升温用热量；
将该升温用热量除以燃料的低发热量来算出上述升温用燃料量。
3.如权利要求2所述的废气净化系统的脱硫控制方法，其特征在于，
将根据吸入空气量及燃料喷射量算出的废气流量的和乘以废气的比热来算出上述废气的热容。
4.如权利要求2或3所述的废气净化系统的脱硫控制方法，其特征在于，
在配设有上述NOx净化催化剂装置的上游侧的氧化催化剂装置的废气净化系统中，在计算上述升温用燃料量时，在上述升温用热量中添加第4热量，所述第4热量是将上述氧化催化剂装置的热容乘以上述脱硫用目标温度与第2检测温度的差而算出的热量，所述第2检测温度以上述氧化催化剂装置的催化剂温度为指标。
5.一种废气净化系统，具备控制装置，所述控制装置是具备担载有NOx净化催化剂的NOx净化催化剂装置，并进行用来恢复上述NOx净化催化剂的因硫中毒而引起的劣化的脱硫控制，所述NOx净化催化剂用来净化发动机的废气中的NOx，所述废气净化系统的特征在于，
在上述脱硫控制中，上述控制装置使用根据第1热量和第2热量算出的热量，来设定为了使第1检测温度升温到脱硫用目标温度而需要的升温用燃料量，所述第1热量是为了使上述NOx净化催化剂装置升温而需要的热量，所述第2热量是为了使废气升温而需要的热量，所述第1检测温度以上述NOx净化催化剂装置的催化剂温度为指标。
6.如权利要求5所述的废气净化系统，其特征在于，
上述控制装置将上述NOx净化催化剂装置的热容乘以上述脱硫用目标温度与上述第1检测温度的差来算出上述第1热量；
上述控制装置将废气的热容乘以上述脱硫用目标温度与流入到上述NOx净化催化剂装置中的废气的检测温度的差来算出上述第2热量；
通过上述第1热量、上述第2热量和从废气净化系统散热的第3热量的和来算出升温用热量；
将该升温用热量除以燃料的低发热量来算出上述升温用燃料量。
7.如权利要求6所述的废气净化系统，其特征在于，
上述控制装置将根据吸入空气量及燃料喷射量算出的废气流量的和乘以废气的比热来算出上述废气的热容。
8.如权利要求6或7所述的废气净化系统，其特征在于，
在配设有上述NOx净化催化剂装置的上游侧的氧化催化剂装置的废气净化系统中，上述控制装置在计算上述升温用燃料量时，在上述升温用热量中添加第4热量，所述第4热量是将上述氧化催化剂装置的热容乘以上述脱硫用目标温度与第2检测温度的差而算出的热量，所述第2检测温度以上述氧化催化剂装置的催化剂温度为指标。
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